Das Bussystem CAN (Controller Area Network) wurde in den 1980er-Jahren entwickelt, um die Vernetzung von Steuergeräten im PKW zu erleichtern. Die Ingenieure schufen eine serielle Schnittstelle, die eine hohe Datenübertragungssicherheit bietet, unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen ist und eine direkte Verbindung von zahlreichen elektronischen Komponenten ermöglicht. Dadurch benötigt man deutlich weniger Kabel.
Die Vorteile von Bussystemen werden mittlerweile in allen Bereichen der Industrie und Medizintechnik geschätzt. Das liegt nicht zuletzt an der erweiterten Gesamtfunktion der Geräte: Sensoren mit CANbus verfügen z.B. über eine integrierte Fehlerprüfung und Filterung. Kunden profitieren deshalb von geringeren Kosten für die Entwicklung einer eigenen Elektronik oder separaten Auswerteeinheit. Zusätzliche Sensoren und Eingabegeräte können ohne großen Programmieraufwand in das CANbus-Netzwerk integriert werden. Dies unterstützt ein modulares System, das an Applikationsanforderungen angepasst werden kann.
Ein intelligenter Sensor
Produkte mit CAN-Protokollen wie CAN-open und CAN J1939 unterscheiden sich deutlich von Sensoren mit einfachen analogen Ausgängen. Das Messsignal wird bei ersteren im Gehäuse des Sensors selbst – vor der Übertragung an den Empfänger – intelligent verarbeitet: Auf der integrierten Elektronik wird das Rohsignal des Sensors nicht nur gespeichert, sondern erfährt auch eine Prüfung oder optional eine Filterung oder Mittelung, bevor es über den CANbus versendet wird.
Auch bei der Spannungsversorgung sind diese Produkte flexibel. Die Sensoren akzeptieren meist einen weiten Eingangsspannungsbereich von bis zu 32V. Dadurch können die Sensoren ohne zusätzliche Wandlung oder Stabilisierung direkt durch das Bordnetz einer batteriebetriebenen Maschine versorgt werden. Das spart zusätzlich Kosten bei Entwicklung, Integration und Material. Darüber hinaus erlaubt CAN bei ordnungsgemäßem Betrieb auch die Aufzeichnung der Historie der Gerätezustände. Insbesondere können Fehler, Alarme und Warnungen protokolliert und gespeichert werden. Diese erweiterte und verbesserte Funktionalität bietet mehr Sicherheit, Komfort und Information.
Standardisierte Signalaufbereitung
Die CAN-Produkte von Megatron werden wahlweise mit CANopen oder als CAN-SAE-J1939-Variante geliefert. Die CANopen-Schnittstelle ist für Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Automatisierungstechnik, im Anlagenbau und bei mobilen Maschinen verbreitet. Die CAN-J1939-Schnittstelle ist ein Standard für den Einsatz in Nutz- und Sonderfahrzeugen.
Am Beispiel von Drehgebern lassen sich die Vorteile des CANopen-Protokolls gut demonstrieren, denn für dieses Protokoll stehen verschiedene Modi zur intelligenten Signalübertragung zur Verfügung: Im asynchronen Betriebsmodus werden Messwerte nur dann über den Bus übertragen, wenn ein internes Ereignis stattfindet, beispielsweise nur bei Änderung des Messwerts oder nach Ablauf eines internen Timers. Im synchronen Betriebsmodus folgt die Messwertübertragung regelmäßig an andere Busteilnehmer im Rahmen eines extern gesendeten Sync-Befehls. Zusätzlich können diese Sensoren neben Messwerten auch berechnete Werte ausgeben, was bei Drehgebern beispielsweise neben der Winkelposition auch eine Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit sein kann.
Drehgeber mit CANbus
Im Produktbereich Drehgeber wächst das Portfolio stetig – jüngste Beispiele sind die neuen robusten, hochgenauen CANDrehgeber HTB36E und FHB58. Die digitale Schnittstelle sorgt hier für die zuverlässige und digitale Übertragung und Übergabe der Messwerte an die Applikation und garantiert eine reibungslose Integration und Überwachung des Drehgebers. Mit ihrer magnetischen Messwerterfassung und der digitalen Signalverarbeitung bilden die Sensoren eine gute Basis, um Messsignale über CANbus zu übertragen. Sie sind massiv gebaut und eignen sich daher für den Einsatz in rauen Umgebungen. Darüber hinaus verfügen die Drehgeber über eine doppelt kugelgelagerte Edelstahlwelle für eine besonders lange Lebensdauer und große Lagerlast und weisen eine hohe IP-Schutzart auf. Die Drehgeber sind als Multiturn-Variante mit energieautarkem Zähler (ohne Batterie oder Getriebe, Energy Harvesting) für die Umdrehungszählung verfügbar. Zudem erreichen diese Varianten durch die patentierte Technologie eine bemerkenswerte Systemgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit (besser als ±0,09°) und können bis zu 243 Umdrehungen zählen (Multiturn-Auflösung bis 43Bit). Ein weiterer Vorteil ist die freie Wahl der Single- und Multiturn-Auflösungen sowie die automatische Detektion der Baudrate.
